跨學科實踐活動10調查我國航天科技領域中新型材料、新

型能源的應用

命題探究

本實踐活動與“材料的性質和應用、能量的轉化和轉移”知識內容緊密相連，主要包含以下4個活動

任務：任務一了解我國宇航產品的基本情況；任務二了解宇航產品的材料選擇；任務三了解宇航產

品的能源選擇；任務四設想航天科技領域中未來的新型材料和能源。中考的命題也是圍繞這幾個活動

任務為命題情境，以化學學科知識如金屬材料的性質和用途、燃料的燃燒和優點等為命題落腳點。在選

擇題和填空題、探究題中均有所涉及。

專項特訓

1.（2022?山東青島?中考真題）2022年4月16日，"神舟十三號”三位航天員"太空出差"凱旋歸來。彰顯了

我國在航天領域的科技實力。制造載人飛船和太空艙使用了鎂合金和鈦合金，工業上可用下圖所示流程制

備鎂和鈦。下列說法不正確的是

A.步驟①中可以加入石灰乳

B.步驟②和④中發生的反應都是復分解反應

C.該流程中氯化鎂可以循環利用

D.步驟④中氤氣作保護氣是因為其化學性質穩定

2.（2021?山東濰坊?中考真題）2021年中科院航天催化材料實驗室將甲烷轉化為甲醇（CWOH,常溫下是

液態）實現了天然氣的高效利用，反應歷程如圖所示。下列說法錯誤的是

3

H\4

A.鐵為該反應的催化劑B.該過程中，CFU發生還原反應

C.生成CH30H過程中，分子數目減少D.將甲烷轉化為甲醇有利于儲存和運輸

3.（2024九年級下?湖北荊州?專題練習）2024年“中國航天日”活動主題是"極目楚天，共襄星漢”。鈦合金

是常用的航天材料，鈦在元素周期表中的信息及原子結構示意圖如圖所示，下列有關說法正確的是

A.屬于非金屬元素，位于第四周期

B.二氧化鈦的化學式為。2不

C.x=2,鈦原子易失去電子，易形成Ti2+

D.Ti的相對原子質量為47.87g

4.（2024?安徽合肥?一模）錯是航天材料中的重要組成部分。飴在元素周期表中的信息如圖所示。下列說

法正確的是

A.屬于非金屬元素B.給原子質量為178.5

C.錯原子中的中子數為72D.金屬銘的化學式為Hf

5.（2024?河北邯鄲?模擬預測）中國的航天力量日益強大，在航天科技中會用到大量金屬材料。下列有關

金屬材料的說法錯誤的是

A.黃銅的硬度比純銅的大B.金屬在常溫下大多數都是固體

C.生銹的鐵制品沒有回收價值D.鋁合金被廣泛用于火箭、飛機、輪船等制造業

6.（2024?山西?模擬預測）2024年4月25日"神舟十八號"載人飛船成功發射，標志著我國載人航天進入新

的發展階段。其中長征2F型火箭使用的推進劑為偏二甲期和四氧化二氮（WO。下列物質中氮元素的化合

價與四氧化二氮相同的是

A.N2B.HNO2C.NH3D.NO2

7.（2011?山東濟寧?中考真題）⑴氫氣是最輕的氣體，難溶于水。氫氣作為未來的理想能源，是航天工業

的高能燃料，也是化工生產的重要原料。實驗室通常采用下面裝置制取少量氫氣，請根據

要求回答：

NaOH

.溶液

CDEFG

要求回答：

①實驗室使用稀鹽酸和金屬鋅制取氫氣的化學反應方程式為,這種方法制得的氫氣往往

含有少量（原因是）和水蒸氣，可將雜質氣體通過裝置

除去；

②實驗中可采用裝置收集氫氣；集滿氫氣后的集氣瓶按裝置G方式放置備用，原因

是O

⑵某校課題研究小組到電鍍廠考察，了解到鐵件鍍銅的主要工藝流程如下：

流程I堿洗流程n酸洗流程ni電鍍流程IV廢水處理

結合流程中提供的信息回答：

①流程回廢水中含有的物質有；

②經測定：流程團中廢水的pH為4,廢水中一定沒有

③流程團廢水中除流程回、回引入的物質外，還含有;

請設計簡單方案來證明你的推斷：

8.（2024?貴州遵義?模擬預測）2024年4月25日，神舟十八號太空飛船成功發射，標志著我國載人航天進

入新的發展階段。

⑴神舟十八號從鎘銀蓄電池升級到鋰電池，電池在使用過程中將化學能轉化為能。

⑵含金屬鋁的返回艙在高于1600回時，仍能保持完整外形，請結合下標分析原因_________。

物質熔點/回沸點/回

AI660.42467

AI2O320503000

⑶制作飛船時常在金屬鋁中添加一定比例的其他金屬使其具有更好的性能，如Mn和Cu等。小組同學欲探

究金屬Mn的化學性質，進行了如圖的三個實驗。Mn是一種難溶于水的灰白色固體。鎰元素在化合物中常

顯+2價，其溶液呈淺粉色。

I—恬絲陰續鋁絲

二二MnCL

:3—稀鹽酸E溶液

O

AC

①A試管中銃絲表面有氣泡生成，溶液由無色變為淺粉色，請寫出反應的化學方程式，B試管無明顯

現象，可得出活動性Mn>Cu；

②C試管中的現象為,由此可以得出活動性AI>Mn；

③同學們認為，只用一支盛有少量稀硫酸（能一次性被金屬絲消耗完）的試管，向其中插入三種金屬絲，

當金屬絲插入順序為時，也可比較Al、Mn、Cu的金屬活動性。

④反應后將A、B、C試管混合在一起，有氣泡產生，溶液為淺粉色。混合后溶液中一定含有的溶質是:o

⑤提供足量的含Mn、Cu的鋁合金和稀鹽酸，欲確定各金屬的質量分數，請寫出實驗操作及需要收集的實

驗證據有o

⑷通過以上金屬的利用及實驗可歸納出金屬的化學性質有o

9.（2018?安徽蕪湖?一模）鋁合金是工業中應用最廣泛的一類有色金屬結構材料，在航空、航天、汽車、

機械制造、船舶及化學工業中已大量應用。工業經濟的飛速發展，對鋁合金的需求日益增多，使鋁合金的

研究也隨之深入。已知某鋁合金粉末除鋁外，還含有鐵、銅中的一種或兩種。某興趣小組在老師的指導下，

對鋁合金粉末中鐵、銅的存在情況進行了探究。

【查閱資料】鋁與氫氧化鈉溶液反應方程式為2Al+2NaOH+2H2。=2m人1。2+3力個（產物NaAICh溶于水）；Fe、

Cu不與氫氧化鈉溶液反應。

猜想1：該合金粉末中除鋁外，還含有鐵。

猜想2：該合金粉末中除鋁外，還含有銅。

猜想3：該合金粉末中除鋁外，還含有鐵、銅。

【實驗探究】下列實驗僅供選擇的試劑：10%鹽酸、30%NaOH溶液。

實驗方案實現現象結論

①取一定量的合金粉末，加過量的________,充粉末部分溶解，并有氣體放合金中一定含

分反應后過濾，濾渣備用。出。有______0

②取步驟①所得濾渣，加過量的________,充分濾渣部分溶解，并有氣體放合金中一定含

反應。出，溶液呈淺綠色。有_______。

實驗操作實驗現象實驗結論

①30%NaOH溶液鋁

②10%鹽酸鐵、銅

【探究結論】猜想成立。

【反思】一般來說，活潑金屬能與鹽酸等酸反應，而鋁與酸、堿都能反應，說明鋁具有特殊的性質。寫出

鋁與稀鹽酸反應的化學方程式O

【拓展與分析】

為了驗證鋁、鐵的金屬活動性強弱，小劉同學設計了如下實驗方案：把表面積相同的鋁絲和鐵片同時投入

到相同體積的稀鹽酸中，比較反應的劇烈程度。請你評價該方案在操作過程中和控制變量上的不足之處。

操作過程中的不足之處o

控制變量上的不足之處O

請你再設計一種不同類型的實驗方案，驗證鋁、鐵的金屬活動性強弱。=

10.（2024?山東濟南?二模）2024年4月24日是第九個“中國航天日"，今年的主題是"極目楚天，共襄星漢”。

4月25日晚，神舟十八號載人飛船的長征二號F遙十八運載火箭發射成功，我國航天事業再登新高。

回、生命保障

⑴航天飛行會導致航天員的鈣流失，鈣屬于人體中的（填"常量"或"微量"）元素。

（2）航天食品中包含牛肉和蔬菜，其中主要為航天員提供維生素C的食品是。

回、能源系統

⑶運載火箭使用的推進劑為偏二甲朋（C2H8N2）和四氧化二氮（NQ,）。偏二甲腫（C2H8N2）屬于（填

"氧化物"、"有機物"、"無機物"之一），其中碳、氮兩種元素的質量比為（填最簡整數比）。

⑷此次發射的神舟十八號飛船在電源系統方面進行了改進，將銘銀電池更換為電池容量更大、系統可靠性

更高的鋰電池。飛船充電使用太陽翼（即太陽能電池板），它是一種將能轉化為電能的裝置。

國、航天材料

⑸下列航天服的制造材料中屬于有機合成材料的是（填序號之一）。

A.純棉舒適層B.羊毛保暖層

C.鍍鋁防護層D.聚氯乙烯管水冷層

⑹鈦（Ti）被稱為航空金屬，建造空間站使用的鈦合金具有很多優良的性能，如圖是以鈦鐵礦【主要成分為

鈦酸亞鐵（FeTiO3）］為主要原料冶煉金屬鈦的生產工藝流程：

①鈦酸亞鐵的化學式為FeTiC>3,其中鈦元素的化合價為價。

②反應①之前需要將鈦鐵礦粉碎，目的是。操作a的名為。

③反應②除了生成TiCl,,還生成一種有毒的可燃性氣體，該氣體的化學式為o

④寫出③中金屬鎂和TiCl,反應的化學方程式。

11.（2023?廣東肇慶?二模）"逐夢寰宇問蒼穹”，歷經三十年，中國從航天大國邁向航天強國。

⑴二苯甲烷二異氨酸酯（C15H10N2O2）是航天服的生產原料之一，此物質中碳、氫元素的原子個數比

為，質量分數最大的元素是（填元素符號）。

⑵搭載夢天實驗艙的運載火箭型號是長征五號B,其發動機點火管用鴇合金來制作，該合金具有熔點

（填"高"或"低"）的性質。

⑶天宮空間站內，宇航員呼出的二氧化碳和電解水生成的氫氣在一定條件下反應的微觀示意圖如下：

用爹碳原子

OO8L'QO氧原子

00OO

O氫原子

該反應涉及種氧化物，該反應的化學方程式為

⑷返回艙返回時的動力來自液氫和液氧，在即將著陸前，要迅速釋放剩余的燃料，這樣做的目的是

12.（2022?江蘇揚州?一模）"感知宇宙奧秘，放飛航天夢想"。中國空間站"天宮課堂"分別于2021年12月

9日和2022年3月22日開講，請回答下列問題。

圖1圖2圖3

⑴在空間站的建設中使用了鈦和鈦合金。鈦元素在元素周期表中的相關信息如圖1所示。

①鈦元素的相對原子質量是O

②鈦合金具有許多優良性能，其硬度（填"大于"或"小于"）金屬鈦的硬度。

③空間站的太陽能電池在充電過程中的能量轉化：太陽能玲電能玲。

⑵如圖2"泡騰片實驗J航天員將半片泡騰片（含某種酸和碳酸氫鈉）塞入一個藍色水球里，水球里立即產

生很多氣泡。

①該氣體的化學式是O

②碳酸氫鈉俗稱小蘇打，生活中可用作（舉一例）。

⑶如圖3"太空冰雪，實驗J實驗中用到了過飽和醋酸鈉溶液，它在太空中形成液體球態，用帶有結晶核的

繩子接觸液球，它就會瞬間結冰，變成"冰球"，這個"冰球"其實是"熱球"。

①過飽和醋酸鈉溶液結晶過程（填"放熱"或"吸熱"）。

②如圖4是醋酸鈉的溶解度曲線，下列說法正確的是（填字母）。

A.常溫下，醋酸鈉易溶于水

B.40團時，飽和醋酸鈉溶液的溶質質量分數是65.6%

C.加水能使醋酸鈉溶液從飽和變成不飽和

D.將A點的飽和溶液升溫到60回，溶質質量分數增大

（4廣在空間站里，氧氣和二氧化碳是怎么循環的呢？“地面分課堂的同學問。空間站中的水、氣整合循環系

統利用"薩巴蒂爾反應"，將CO2轉化為W。，配合氧氣生成系統實現5的再生，流程如圖5所示。

圖5

①在氧氣生成系統中，運用電解水的方法制氧氣，反應的化學方程式為o

催化劑

②在薩巴蒂爾反應系統中，發生的反應為CO2+4H?^=2H2O+X,則X的化學式為

③在流程圖所示的物質轉化中，進入氧氣生成系統發生電解的水的質量_______（填"大于"、"等于"或"小

于"）薩巴蒂爾反應系統中生成水的質量。

13.（2024?四川廣安?中考真題）2024年5月3日，嫦娥六號探測器由長征五號遙八運載火箭在中國文昌航

天發射場成功發射，之后準確進入地月轉移軌道，由此開啟月背"挖寶"之旅。長征五號的推進劑有煤油、液

氫、液氧。

回答下列問題：

⑴煤油燃燒會（填"放出"或"吸收"）熱量。

（2）液氫汽化成氫氣，分子間的間隔（填"增大""減小"或"不變"）。

⑶上述推進劑所含的C、H、0三種元素可組成多種酸，任意寫出其中一種酸的化學式。

⑷嫦娥六號用到了鈦合金、塑料、碳纖維等多種材料，其中塑料屬于（填"合成材料"或"金屬材料"）。

14.（2013?福建泉州沖考真題）今年6月我國發射的神舟十號飛船，將全面完成載人航天工程相應階段的

各項工作。請回答下列問題：

（1）液氫液氧是運載火箭的推進劑，其中氧氣的作用是。

（2）下列航天食品中，富含蛋白質的是（填標號）。

a.脫水蔬菜b.魚肉罐頭c.凍干水果d.脫水米飯

（3）鋁合金是制作航天艙外服的材料之一，它屬于（選填"金屬"、"無機非金屬"）材料。

（4）宇航服可采用氫氧化鋰（LiOH）去除二氧化碳氣體。該反應的化學方程式為：

2LiOH+CO2=Li2CO3+X,貝1IX的化學式為。

15.（2024?湖北?模擬預測）金屬鈦是重要的航天、航海材料。鈦因其硬度大、熔點高，常溫下不和非金屬、

稀酸反應，與人體有很好的"相容性"，被譽為"未來金屬"。由鈦鐵礦（主要成分為鈦酸亞鐵）化學式為（FeTiQ）、

焦炭、氯氣等為原料，提取金屬鈦的主要工藝過程如圖：

⑴鈦酸亞鐵（FeTiCh）中鈦元素的化合價為。

⑵反應②中會生成TiCL和一種有毒的氧化物氣體，該氣體的化學式為o

⑶反應③在高溫的條件下進行，其化學方程式為；該反應需在氤氣氛圍中進行,氨氣的作用是o

⑷從反應③獲得的鈦中常含有少量鎂，可向鈦中加入足量的（填藥品名稱），充分反應后（填化學

實驗操作）、洗滌、干燥，得到純凈的鈦。

16.（2024?廣東汕頭?一模）化學與社會、科技、生活息息相關。

（1廣航天點亮夢想”。搭載神舟飛船的火箭常用液氫作燃料，液氫的化學式是一。

A.H2?H2OB.CH4C.H2D.NH3

⑵高鐵酸鈉（Na2FeO4）是一種新型凈水劑。高鐵酸鈉中鐵元素的化合價為，消毒后生成鐵離子的符

號為,高鐵酸鈉中鐵元素、氧元素的質量比。

⑶在水中加入洗滌劑可以除去衣物上的油污，這是因為洗滌劑具有作用。

⑷烹飪時如遇油鍋著火，滅火的措施是。

17.（2024?江蘇?二模）中國空間站建成國家太空實驗室，標志著我國航天科技水平已處于世界領先地位。

中國空間站利用太陽能電池板進行工作，電池板需要用鋁合金加工成的箔片進行密封支撐，鋁合金能加工成

箔片是利用了金屬的（填"導電""導熱"或"延展"）性。

18.（2024?吉林?模擬預測）大國重器作為時代的最強音，承載著我國的科技成就，"大國重器必須掌握在

自己手里。”請運用所學知識，解決下面小題。

⑴大國重器中的清華力量一一國家版本館中央總館，收藏了承載中華文明印記的各類資源。其中有很多用

墨汁繪寫的古籍書畫至今沒有褪色，其原因是。

（2）大國重器中的圓夢航天一一大型客機C919,機身采用鋁鋰合金，抗腐蝕性優良，除此之外，還具有的性

質是O

⑶大國重器中的極地科考一一雪龍2號，全球首艘雙向破冰極地科考船,能夠在1.5米厚冰環境中破冰航行。

從微觀角度分析，海水結成海冰主要是—發生改變。

19.（2024?新疆阿克蘇?三模）我國航天科技水平已處于世界領先地位。航空航天科學研究涉及許多化學知

識。

（1）航天員每天的食品要確保營養均衡。青菜為航天員提供的主要營養素是。

⑵長期駐留空間站會導致航天員肌肉萎縮、骨密度降低，可在航天食品中添加含元素的藥品預防骨質

疏松。

⑶太空中、應及時補充宇航員吸入的氧氣，說明氧氣具有的用途是=在空間站中一部分氧氣是利用太

陽能電池板提供的電能，通過電解水制備的，反應的化學方程式是,此反應的基本反應類型為o

此外，還有一部分氧氣是儲存在加壓氧氣罐中從地球上運送到空間站的。氧氣加壓儲存過程的微觀實質

是O

⑷神舟十三號載人飛船座艙通過專用風機將座艙空氣引入凈化罐，利用無水氫氧化鋰（LiOH）吸收二氧化

碳，凈化后的空氣再重流回座艙。LiOH、NaOH均可吸收CO2,相同條件下，不同吸收劑吸收CO?的最大

質量關系如圖所示，由圖可知，選用LiOH作吸收劑的原因是。

［吸收CO2的質量值

/LiOH

/^NaOH

0吸收劑的質量/g

20.（2023?四川宜賓?一模）閱讀下面科普